JP3393220B2 - Fluorescent probe for active oxygen detection - Google Patents

Fluorescent probe for active oxygen detection

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JP3393220B2
JP3393220B2 JP13448299A JP13448299A JP3393220B2 JP 3393220 B2 JP3393220 B2 JP 3393220B2 JP 13448299 A JP13448299 A JP 13448299A JP 13448299 A JP13448299 A JP 13448299A JP 3393220 B2 JP3393220 B2 JP 3393220B2
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  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、活性酸素などの酸
化状態の変化、特に細胞や組織の酸化状態の変化を検出
するプローブとして有用な可視光で励起され、かつ水中
で発光する蛍光性酸化プローブ、特にハイドロキシラジ
カルのような活性酸素と鋭敏に反応する有機リンを持つ
蛍光性酸化プローブに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is excited by visible light, which is useful as a probe for detecting changes in the oxidative state of active oxygen and the like, particularly changes in the oxidative state of cells and tissues , and
Fluorescent oxidative probe that emits in water, especially hydroxyradi
The present invention relates to a fluorescent oxidative probe having organic phosphorus that reacts sensitively with active oxygen such as cal .

【0002】[0002]

【従来技術】従来から活性酸素を化学的に検出すること
を目的とした、蛍光あるいは化学発光試薬が開発されて
きた。これらの試薬を用いた検出方法は感度が高く、生
体に微量に生成し、かつ短寿命の活性酸素を検出する方
法として非常に有効であるとされている。しかし、特定
活性酸素種の特異的検出に関しては問題がある。すなわ
ち、活性酸素の反応は多様であって、それぞれの活性酸
素に独特の反応特性や基質特異性を持つと同時に、共通
の反応性を示すことも多く、個々の活性酸素を特異的に
検出する試薬の設計は非常に難しので、反応種の特定に
は検出試薬を活性酸素阻害剤、例えばスーパーオキサイ
ドディスムターゼ(superoxide dismutase:SOD)や
カタラーゼなどの酵素と共に使用する必要があり、間接
的検出法といわれている。しかし、酵素は細胞膜を通過
できないので、細胞内で生成している活性酸素の同定は
難しいという問題点があった。これに対して、活性酸素
に特異的な検出試薬を用いて、前記酵素のような補助試
薬を要しない、直接的に活性酸素の種を検出する方法が
提案され、そのような方法に有用な検出試薬の開発が行
われてきた。そのような試薬として下記1の化合物など
が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, fluorescent or chemiluminescent reagents have been developed for the purpose of chemically detecting active oxygen. It is said that the detection method using these reagents has a high sensitivity, is very effective as a method for detecting a short-lived active oxygen which is produced in a small amount in a living body. However, there are problems with the specific detection of specific reactive oxygen species. In other words, the reaction of active oxygen is diverse, and each active oxygen has unique reaction characteristics and substrate specificity, and at the same time, it often shows common reactivity and specifically detects individual active oxygen. Since the design of the reagent is very difficult, it is necessary to use the detection reagent together with an active oxygen inhibitor, for example, an enzyme such as superoxide dismutase (SOD) or catalase, in order to identify the reactive species. It is said. However, since the enzyme cannot pass through the cell membrane, it is difficult to identify the active oxygen produced in the cell. On the other hand, using a detection reagent specific to active oxygen, a method for directly detecting a species of active oxygen, which does not require an auxiliary reagent such as the enzyme, has been proposed, and is useful for such a method. Development of detection reagents has been carried out. The following compound 1 has been proposed as such a reagent.

【0003】[0003]

【化1】 [Chemical 1]

【0004】活性酸素の生成は、生体内においては細胞
やその集合体である組織において局所的で経時的酸化状
態の変化であると考えることができ、活性酸素の生体内
での動態を解明するには、生きたままの状態で細胞や組
織中の活性酸素を検出することが必要である。そのよう
な手法として、イメージングの手法が提案され、より生
体の生理現象を忠実に、かつ生体にダメージを与えない
で前記手法による観察が可能な試薬の開発などが行われ
ている。
The generation of active oxygen can be considered to be a local and time-dependent change in the oxidative state in cells or aggregates thereof in a living body, and the dynamics of the active oxygen in a living body is elucidated. For this purpose, it is necessary to detect active oxygen in cells and tissues in a living state. As such a method, an imaging method has been proposed, and a reagent capable of observing a physiological phenomenon of a living body more faithfully and without causing damage to the living body has been developed.

【0005】このような試薬として、フルオレセイン
(fluorescein)やローダミン(rhodamine)のジヒドロ
体である下記2の化合物のジクロロジヒドロフルオレセ
イン(H2DCFDA=dichlorodihydrofluorescein)
やジヒドロローダミン(dihydororhodamine123)が提案
されている。
As such a reagent, dichlorodihydrofluorescein (H2DCFDA = dichlorodihydrofluorescein) of the following two compounds, which are dihydro forms of fluorescein and rhodamine, is used.
Dihydrorhodamine (dihydororhodamine123) has been proposed.

【0006】[0006]

【化2】 [Chemical 2]

【0007】前記例示の化合物は、完全な無色・無蛍光
の化合物であるが、活性酸素によって酸化されると強い
蛍光を有するフルオレセインやローダミンに変換され、
かつ、これらは長波長励起が可能であるので、生体への
ダメージが少なく、また共存するタンパク質の自家蛍光
の影響がないので前記イメージングの手法に適している
といえる。更に、エステル化した誘導体は細胞膜を通過
し、細胞内のエステラーゼによってもとの化合物に変換
される。エステルが外れた状態では水溶性が高く細胞膜
を通過できないので、色素は細胞内に留まることが可能
となり、細胞内に局在した活性酸素の生成を調べること
ができる。また、ローダミンの場合にはプラスのチャー
ジを有するため、細胞内では膜成分やミトコンドリアに
集積することが知られており、この性質を利用して、ミ
トコンドリアで生成する活性酸素のイメージングを行っ
た例がある。しかし特定の活性酸素種に特異的な試薬で
ないという欠点がある。
The compounds exemplified above are completely colorless and non-fluorescent compounds, but when oxidized by active oxygen, they are converted into fluorescein and rhodamine which have strong fluorescence.
Moreover, since they can be excited by long wavelengths, they are less likely to damage the living body, and they are not affected by autofluorescence of coexisting proteins. Therefore, they can be said to be suitable for the imaging method. Further, the esterified derivative passes through the cell membrane and is converted into the original compound by intracellular esterase. When the ester is removed, it is highly water-soluble and cannot pass through the cell membrane, so that the dye can remain in the cell and the production of active oxygen localized in the cell can be examined. In the case of rhodamine, which has a positive charge, it is known that it accumulates in membrane components and mitochondria in cells, and using this property, imaging of active oxygen generated in mitochondria was performed. There is. However, it has a drawback that it is not a reagent specific to a specific reactive oxygen species.

【0008】前記のように、様々な試薬が開発されてき
たが、活性酸素に対する反応の特異性と、イメージング
に要求される、長波長でかつ強い蛍光・発光を実現した
例は一部を除いてほとんど存在しない。それゆえ、活性
酸素、特にO2 -(スーパーオキシド)生成に起因するH
22、・OH、あるいは生体成分の過酸化物を選択的
に、好ましくは生きたままの状態で検出することが可能
になれば、それらの生体への影響を知るうえで有益であ
る。ところで、前記試薬は分子内に、活性酸素により酸
化される部分(以降「反応部分」という場合がある。)
と、前記酸化に伴って光の吸収や蛍光特性などが変わる
部分(以降「蛍光団」という場合がある。)とが存在
し、それらを過酸化物種を特異的に検出し得るようにす
るには反応部分が基質特異性を有しなければならない。
As mentioned above, various reagents have been developed. However, some examples have realized specificity of reaction with active oxygen and long-wavelength and strong fluorescence / luminescence required for imaging. Almost never exist. Thus, active oxygen, in particular O 2 - H due to (superoxide) generation
If it becomes possible to selectively detect 2 O 2 , .OH or a peroxide of a biological component, preferably in a living state, it is useful for knowing the influence on the living body. By the way, the above-mentioned reagent has a portion in the molecule that is oxidized by active oxygen (hereinafter sometimes referred to as “reaction portion”).
And a portion (hereinafter, sometimes referred to as a “fluorophore”) whose absorption of light and fluorescence characteristics change with the above-mentioned oxidation, so that the peroxide species can be specifically detected. Must have substrate specificity in the reactive moiety.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、過酸化物種を特異的に検出することが可能であり、
可視光励起可能であり、かつイメージング観察が可能な
蛍光プローブを提供することである。ところで、トリフ
ェニルホスフィン(Triphenylphosphine)または1つの
ベンゼン環をピレンに変えた化合物は、過酸化脂質質な
どの過酸化物と効率よく反応することが知られており、
その際吸光特性など光学特性が変化することから、その
特性を過酸化脂質の検出試薬として利用する方法があ
り、吸光法によるHPLC分析に用いられた例も発表さ
れている(U.Pinkernell,S.Effkemann,U.Karst:Anal.Ch
em.,69,3623-3627(1997))。後者の化合物は酸化される
ことによって蛍光物質を生成する特性を利用した試薬と
して利用されているが、1.親水性を持たない、2.蛍
光物質の励起波長が短波長である、及び3.過酸化物種
に対して特異性を有しないなどの点で、蛍光プローブと
しては不十分であった。そこで、本発明者は、前記リン
原子の過酸化物との反応と可視光で励起され、かつ水中
で発光する蛍光化合物と組み合わせことによって、特異
性も改善された蛍光プローブが得られるのではないかと
考え、種々の化合物を合成し、その特性について検討し
た。
Therefore, the object of the present invention is to enable the specific detection of peroxide species,
It is an object of the present invention to provide a fluorescent probe that can be excited by visible light and that can be observed by imaging. By the way, it is known that triphenylphosphine or a compound in which one benzene ring is changed to pyrene efficiently reacts with a peroxide such as lipid peroxide.
At that time, since optical characteristics such as absorption characteristics change, there is a method of using the characteristics as a reagent for detecting lipid peroxide, and an example used for HPLC analysis by absorption method has been published (U. Pinkernell, S. .Effkemann, U.Karst: Anal.Ch
em., 69, 3623-3627 (1997)). The latter compound is used as a reagent utilizing the property of producing a fluorescent substance by being oxidized. Does not have hydrophilicity 2. 2. The excitation wavelength of the fluorescent substance is a short wavelength, and 3. It is insufficient as a fluorescent probe because it has no specificity for peroxide species. Therefore, the present inventor has found that the reaction of the phosphorus atom with the peroxide and the excitation with visible light,
We thought that a fluorescent probe with improved specificity could be obtained by combining it with a fluorescent compound that emits light in 1 ), and synthesized various compounds and examined their properties.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、トリフ
ェニルホスフィンの1つのフェニル基を可視光で励起さ
れ、かつ水中で発光するフルオレセイン類似化合物残基
に変えた化合物からなる活性酸素検出用蛍光プローブ
あり、好ましくは、前記フルオレセイン類似化合物が未
置換のヒドロキシフェニルフルオロンであることを特徴
とする前記の活性酸素検出用蛍光プローブである。本発
明者は、活性酸素反応部位の芳香族ホスフィン類と、
視光で励起され、かつ水中で発光する蛍光プローブとを
組み合わせることにより、前記課題を解決したものであ
る。
The gist of the present invention is to excite one phenyl group of triphenylphosphine with visible light.
And Fluorescein-like compound residue that emits light in water
Is a fluorescent probe for detecting active oxygen , preferably the aforementioned fluorescein-like compound is an unsubstituted hydroxyphenylfluorone, which is a fluorescent probe for detecting active oxygen. The present inventor has aromatic phosphines of the active oxygen reaction sites, variable
The above problem is solved by combining with a fluorescent probe that is excited by visible light and emits light in water .

【0011】[0011]

【本発明の実施の態様】本発明を詳細に説明する。 本発明TPP−HF類およびTPPO−HF類の化合物
の合成 具体的な化合物としては、下記3の構造式で表されるも
のを挙げることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail. Synthesis of Compounds of TPP-HFs and TPPO-HFs of the Present Invention As specific compounds, those represented by the following structural formula 3 can be mentioned.

【0012】[0012]

【化3】 [Chemical 3]

【0013】A:TTP−HF1およびTPPO−HF
1の合成 2,2',4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェノンの合成 1. β−レゾルシン酸6.00g(38.9mmol)、レゾルシノ
ール6.10g(55.4mmol)、新たに乾燥した塩化亜鉛25g
(180mmol)、オキシ塩化リン32ml(340mmol)を12時間
室温で撹拌、反応液を氷水にあけ、沈殿を濾取し、2,
2',4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェノンを得た。収
量、8.40g、収率87.3%、水より再結晶、赤色
針状晶、融点、196−198℃。1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.30(2H,d,J=2.2H
z)6.31(2H,dd,J=2.2,9.2Hz),7.71(2H,d,J=9.2Hz),11.
26(4H,br) 2. 3,6-ジヒドロキシキサンテ-9-オンの合成 2,2',4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェノン1.00g(4.03
mmol)に水50mlを加え、2日間オートクレーブ中で200-2
20℃に加熱する。室温まで放冷した後、生成した沈殿を
濾取し、3,6-ジヒドロキシキサンテ-9-オンを得た。橙
色粉末、収量720mg,収率76.9%1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.82(2H,d,J=2.0H
z)6.86(2H,dd,J=2.2,8.6Hz),7.98(2H,d,J=8.6Hz),10.
75(2H,s) 3. 3.6-ビス(t−ブチルジメチルシリロキシ)キサ
ンテ-9-オンの合成 3,6-ジヒドロキシキサンテ-9-オン1.73g(7.50mmol)を無
水ジメチルホルムアミドに溶かす。イミダゾール5.10g
(75.0mmol),t−ブチルジメチルクロロシロキサン6.75
g(45.0mmol)を添加し、室温で2時間撹拌する。反応液
はトルエンで希釈し、充分に水で洗浄後MgSO4を加
えて乾燥し、真空減圧溜去により白色固体として3.6-ビ
ス(t−ブチルジメチルシリロキシ)キサンテ-9-オン
を得た。収量、3.35g、収率96.5%、エタノー
ルより再結晶、無色針状晶、融点151−154℃1 H−NMR(300MHz,CDCl3)δ:0.29(s,12H)1.01
(s,18H),6.83-6.87(m,4H),8.20(d,2H,J=7.3Hz) 4. TPP−HF1の合成 4−ブロモフェニルジフェニルホスフィン102mg
(0.30mmol)を無水2−メチルテトラヒドロフ
ラン6mlに溶解する。これを液体窒素とイソペンタン
の混合液に浸して−150℃に冷却する。t−ブチルリ
チウム(1.5M,n−ペンタン溶液)0.22ml
(0.33mmol)を加え、ハロゲンをリチウム化す
る。これに1.3)で合成した3.6-ビス(t−ブチルジ
メチルシリロキシ)キサンテ-9-オン274mgをテトラヒド
ロフランに溶かしたものを滴下し、温度が−130℃を
越えないようにしながら更に30分撹拌する。その後反
応液に水を加えてリチウム塩を分解し、室温まで温度を
下げる。エチルアセテートで2回抽出し、集めた有機層
を飽和食塩水で洗浄し、Na2SO4で乾燥後、溶媒を減
圧溜去する。残留物に酢酸を加え室温で撹拌し、保護基
を切断すると共に脱水反応により生成物として、TPP
−HF1を得た。真空減圧溜去により酢酸を除き、シリ
カゲルカラム(ジクロロメタン:メタノール)により生
成する。収量、59mg、収率41.7%、ジクロロメ
タン:メタノールより再結晶、橙色針状晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.63(m,4H),7.06
(d,2H,J=9.3Hz),7.3-7.5(m,14H),FAB MASS 473(M+
1) 5. TPPO−TF1の合成 47mg(0.1mmol)のTPP−HF1をメタノ
ールに溶かし、30%H2O2水溶液を加え、室温で撹
拌する。減圧溜去によりH22とメタノールを除きTP
PO−HF1を定量的に得る。エタノールより再結晶、
赤色針状晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.47(d,2H,J=2.0H
z),6.50(dd,2H,J=2.1,9.2Hz),6.97(d,2H,L=9.2),7.5-
7.9(m,14H),FAB MASS 489(M++1) TPP−HF類及びTPPO−HF類の反応式を下記4
及び5に示す。
A: TTP-HF1 and TPPO-HF
Synthesis of 1. Synthesis of 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone 1. β-resorcinic acid 6.00 g (38.9 mmol), resorcinol 6.10 g (55.4 mmol), freshly dried zinc chloride 25 g
(180 mmol) and phosphorus oxychloride 32 ml (340 mmol) were stirred at room temperature for 12 hours, the reaction solution was poured into ice water, and the precipitate was collected by filtration.
2 ', 4,4'-Tetrahydroxybenzophenone was obtained. Yield, 8.40 g, yield 87.3%, recrystallized from water, red needle crystals, melting point, 196-198 ° C. 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.30 (2H, d, J = 2.2H
z) 6.31 (2H, dd, J = 2.2,9.2Hz), 7.71 (2H, d, J = 9.2Hz), 11.
26 (4H, br) 2. Synthesis of 3,6-dihydroxyxanthe-9-one 2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone 1.00 g (4.03
(50 mmol) and add 50 ml of water to the autoclave for 2 days.
Heat to 20 ° C. After allowing to cool to room temperature, the generated precipitate was collected by filtration to obtain 3,6-dihydroxyxanthe-9-one. Orange powder, yield 720 mg, yield 76.9% 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.82 (2H, d, J = 2.0H
z) 6.86 (2H, dd, J = 2.2,8.6Hz), 7.98 (2H, d, J = 8.6Hz), 10.
75 (2H, s) 3. Synthesis of 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) xanthe-9-one 1.73 g (7.50 mmol) 3,6-dihydroxyxanthe-9-one are dissolved in anhydrous dimethylformamide. Imidazole 5.10g
(75.0 mmol), t-butyldimethylchlorosiloxane 6.75
g (45.0 mmol) is added and stirred at room temperature for 2 hours. The reaction solution was diluted with toluene, washed sufficiently with water, added with MgSO 4 and dried, and evaporated under reduced pressure in vacuo to obtain 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) xanthe-9-one as a white solid. Yield 3.35 g, yield 96.5%, recrystallized from ethanol, colorless needle crystals, melting point 151-154 ° C. 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ: 0.29 (s, 12H) 1.01.
(S, 18H), 6.83-6.87 (m, 4H), 8.20 (d, 2H, J = 7.3Hz) 4. Synthesis of TPP-HF1 4-bromophenyldiphenylphosphine 102 mg
(0.30 mmol) is dissolved in 6 ml of anhydrous 2-methyltetrahydrofuran. It is immersed in a liquid mixture of liquid nitrogen and isopentane and cooled to -150 ° C. 0.22 ml of t-butyllithium (1.5 M, n-pentane solution)
(0.33 mmol) is added to lithiate the halogen. To this, a solution prepared by dissolving 274 mg of 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) xanthe-9-one synthesized in 1.3) in tetrahydrofuran was added dropwise, and the temperature was kept at -130 ° C for 30 minutes. Stir. After that, water is added to the reaction solution to decompose the lithium salt, and the temperature is lowered to room temperature. The organic layer was extracted twice with ethyl acetate, washed with saturated brine, dried over Na 2 SO 4 , and the solvent was distilled off under reduced pressure. Acetic acid was added to the residue, and the mixture was stirred at room temperature to cleave the protective group and dehydrated to give TPP as a product.
-HF1 was obtained. Acetic acid is removed by distillation under reduced pressure in a vacuum, and a silica gel column (dichloromethane: methanol) is used. Yield 59 mg, yield 41.7%, recrystallized from dichloromethane: methanol, orange needle crystals 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.63 (m, 4H), 7.06
(D, 2H, J = 9.3Hz), 7.3-7.5 (m, 14H), FAB MASS 473 (M +
1) 5. Synthesis of TPPO-TF1 47 mg (0.1 mmol) of TPP-HF1 is dissolved in methanol, 30% H2O2 aqueous solution is added, and the mixture is stirred at room temperature. H 2 O 2 and methanol were removed by vacuum distillation to remove TP
PO-HF1 is obtained quantitatively. Recrystallized from ethanol,
Red needle crystal 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.47 (d, 2H, J = 2.0H
z), 6.50 (dd, 2H, J = 2.1,9.2Hz), 6.97 (d, 2H, L = 9.2), 7.5-
7.9 (m, 14H), FAB MASS 489 (M + +1) TPP-HF and TPPO-HF
And 5 are shown.

【0014】[0014]

【化4】 [Chemical 4]

【0015】[0015]

【化5】 [Chemical 5]

【0016】B:TPP−HF2およびTPPO−HF
2の合成 1. 5−クロロ−β−レゾルシン酸の合成 β−レゾルシン酸25g(0.16mol)を酢酸40
0mlに溶かし、SO2Cl213ml(0.16mo
l)を加え、室温で撹拌する。反応終了後、反応液に水
を加え、酢酸エチルで3回抽出した後、酢酸エチル層を
飽和食塩水で洗浄、Na2SO4で乾燥し、溶媒を真空
下、減圧溜去すると目的物が得られた。収量22g、収
率72.3%、水より再結晶、無色針状晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.47(1H,s),7.66
(1H,s),11.20(2H,s),11.22(1H,br) 2. 5,5'-ジクロロ−2,2',4,4'-テトラヒドロキシベン
ゾフェノンの合成 5−クロロ−β−レゾルシン酸19g(98mmol),4-クロロレ
ゾルシノール23g(160mmol),新たに乾燥した塩化亜鉛5
6g(410mmol)、オキシ塩化リン93ml(990mmol)を1時
間,70-80℃に加熱する。反応液を氷水にあけ、沈殿を濾
取し、5,5'-ジクロロ-2,2',4,4'-テトラヒドロキシベン
ゾフェノンを得た。収量、5.1g、収率16.5%、
水より再結晶、赤色針状晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.55(2H,s)7.28
(2H,s),11.16(2H,s),11.22(2H,s) 3. 2,7-ジクロロ-3,6-ジヒドロキシキサンテ-9-オンの
合成 5,5'-ジクロロ-2,2',4,4'-テトラヒドロキシベンゾフェ
ノン1.3g(4.1mmol)に水50mlを加え、3,6-ジヒドロキシ
キサンテ-9-オンの場合と同様にして2,7-ジクロロ-3,6-
ジヒドロキシキサンテ-9-オンを得た。収量1.0g,収
率84.2%1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:7.03(2H,s)8.00
(2H,s),11.21(2H,s) 4. 3.6-ビス(t−ブチルジメチルシリロキシ)-2,7-
ジクロロキサンテ-9-オンの合成 2,7-ジクロロ-3,6-ジヒドロキシキサンテ-9-オン777mg
(2.62mmol)を無水ジメチルホルムアミド70mlに溶かす。
イミダゾール1.78g(26.2mmol),t−ブチルジメチルク
ロロシロキサン2.37g(15.7mmol)を添加し、3.6-ビス
(t−ブチルジメチルシリロキシ)キサンテ-9-オンと
同様にして3.6-ビス(t−ブチルジメチルシリロキシ)
-2,7-ジクロロキサンテ-9-オンを得た。収量1.26
g,収率91.6%、エタノールより再結晶、無色針状
1 H−NMR(300MHz,CDCl3)δ:0.33(s,12H)1.07
(S,18H),6.90(s,2H),8.29(s,2H) 5. TPP−HF2の合成 4−ブロモフェニルジフェニルホスフィン307mg
(0.90mmol)を無水2−メチルテトラヒドロフ
ラン18mlに溶解する。t−ブチルリチウム(1.5
M,n−ペンタン溶液)0.66ml(0.99mmo
l)、3.6-ビス(t−ブチルジメチルシリロキシ)-2,7
-ジクロロキサンテ-9-オン822mg(1.8mmo
l)のテトラヒドロフラン溶液を用いてTPP−HF1
と同様にしてTPP−HF2を得た。収量40.3m
g,収率8.3%、ジクロロメタン:メタノールより再
結晶、赤色針状晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.48(s,2H)7.00
(s,2H),7.3-7.5(m,14H),FAB MASS 542(M++1) 6. TPPO−HF2の合成 54mg(0.1mmol)のTPP−HF2をメタノ
ールに溶かし、30%H2O2水溶液を加え、室温で撹
拌する。減圧溜去によりH22とメタノールを除き、T
PPO−HF2を定量的に得る。ジクロロメタン:メタ
ノールより再結晶、ダーク赤色針状結晶1 H−NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:6.62(s,2H)7.04
(s,2H),7.6-7.9(m,14H),10.79(s,1H),FAB MASS 558(M
++1)
B: TPP-HF2 and TPPO-HF
Synthesis of 2 Synthesis of 5-chloro-β-resorcinic acid 25 g (0.16 mol) of β-resorcinic acid was added to 40 parts of acetic acid.
Dissolve in 0 ml, 13 ml of SO 2 Cl 2 (0.16 mo
l) is added and stirred at room temperature. After completion of the reaction, water was added to the reaction solution and extracted three times with ethyl acetate, the ethyl acetate layer was washed with saturated brine and dried over Na 2 SO 4 , and the solvent was evaporated under reduced pressure to obtain the desired product. Was obtained. Yield 22 g, yield 72.3%, recrystallized from water, colorless needle crystals 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.47 (1H, s), 7.66
(1H, s), 11.20 (2H, s), 11.22 (1H, br) 2. Synthesis of 5,5'-dichloro-2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone 5-chloro-β-resorcinic acid 19g (98mmol), 4-chlororesorcinol 23g (160mmol), freshly dried zinc chloride Five
6 g (410 mmol) and 93 ml of phosphorus oxychloride (990 mmol) are heated to 70-80 ° C for 1 hour. The reaction solution was poured into ice water, and the precipitate was collected by filtration to obtain 5,5'-dichloro-2,2 ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone. Yield 5.1 g, yield 16.5%,
Recrystallized from water, red needle crystal 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.55 (2H, s) 7.28
(2H, s), 11.16 (2H, s), 11.22 (2H, s) 3.Synthesis of 2,7-dichloro-3,6-dihydroxyxanthe-9-one 5,5'-dichloro-2,2 50 ml of water was added to 1.3 g (4.1 mmol) of ', 4,4'-tetrahydroxybenzophenone and 2,7-dichloro-3,6-as in the case of 3,6-dihydroxyxanthe-9-one.
Dihydroxyxanthe-9-one was obtained. Yield 1.0 g, yield 84.2% 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 7.03 (2H, s) 8.00
(2H, s), 11.21 (2H, s) 4. 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) -2,7-
Synthesis of dichloroxanthe-9-one 2,7-dichloro-3,6-dihydroxyxanthe-9-one 777mg
(2.62 mmol) is dissolved in 70 ml of anhydrous dimethylformamide.
Imidazole (1.78 g, 26.2 mmol) and t-butyldimethylchlorosiloxane (2.37 g, 15.7 mmol) were added, and 3.6-bis (t-t) was prepared in the same manner as 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) xanthe-9-one. Butyl dimethyl silyloxy)
-2,7-Dichloroxanthe-9-one was obtained. Yield 1.26
g, yield 91.6%, recrystallized from ethanol, colorless needle crystal 1 H-NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ: 0.33 (s, 12H) 1.07
(S, 18H), 6.90 (s, 2H), 8.29 (s, 2H) 5. Synthesis of TPP-HF2 4-Bromophenyldiphenylphosphine 307 mg
(0.90 mmol) is dissolved in 18 ml of anhydrous 2-methyltetrahydrofuran. t-butyllithium (1.5
M, n-pentane solution) 0.66 ml (0.99 mmo
l), 3.6-bis (t-butyldimethylsilyloxy) -2,7
-Dichloroxanthe-9-one 822 mg (1.8 mmo
1) using a tetrahydrofuran solution of TPP-HF1
TPP-HF2 was obtained in the same manner as. Yield 40.3m
g, yield 8.3%, recrystallized from dichloromethane: methanol, red needle crystals 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.48 (s, 2H) 7.00
(S, 2H), 7.3-7.5 (m, 14H), FAB MASS 542 (M + +1) 6. Synthesis of TPPO-HF2 54 mg (0.1 mmol) of TPP-HF2 is dissolved in methanol, 30% H2O2 aqueous solution is added, and the mixture is stirred at room temperature. H 2 O 2 and methanol were removed by distillation under reduced pressure to remove T
PPO-HF2 is obtained quantitatively. Recrystallization from dichloromethane: methanol, dark red needle crystal 1 H-NMR (300 MHz, DMSO-d 6 ) δ: 6.62 (s, 2H) 7.04
(S, 2H), 7.6-7.9 (m, 14H), 10.79 (s, 1H), FAB MASS 558 (M
+ +1)

【0017】TPP−HF類の物性 A:前記合成のTPP−HF類及びTPPO−HF類の
蛍光スペクトル 合成したTPP−HF類およびTPPO−HF類の3次
元蛍光スペクトルを測定した。測定は0.1Mナトリウ
ムリン酸バッファー(pH7.8)中、TPP−HF、
TPPO−HF類の濃度10μMで行った。結果を図1
の(I),(II)および図2の(I),(II)に示す。TP
P−HF1、TPP−HF2のいずれの場合にも、中性
条件下において酸化体であるTPPO−HF類の方が著
しく蛍光強度が大きくなっていた。
Physical Properties of TPP-HFs A: Fluorescence Spectra of Synthesized TPP-HFs and TPPO-HFs Three-dimensional fluorescence spectra of the synthesized TPP-HFs and TPPO-HFs were measured. The measurement was carried out in 0.1 M sodium phosphate buffer (pH 7.8) using TPP-HF,
It was performed at a concentration of 10 μM of TPPO-HFs. The result is shown in Figure 1.
(I) and (II) of FIG. 2 and (I) and (II) of FIG. TP
In both cases of P-HF1 and TPP-HF2, the TPPO-HFs, which are the oxidants, had significantly higher fluorescence intensity under neutral conditions.

【0018】TPP−HF類およびTPPO−HF類の
蛍光のpH依存性 TPP−HF類を生理的条件下で用いるためには中性領
域で安定な蛍光を示す必要があるため、TPP−HF、
TPPO−HF類の蛍光のpH依存性を検討した。測定
は、50mMナトリウムリン酸溶液中、20℃で行っ
た。50mMのNa3PO4・12H2O、Na2HPO4
・12H2O、NaH2PO4・12H2O、H3PO4の水
溶液を調製し、それらを任意の割合で混合して、様々な
pHのリン酸溶液とした。測定直前に各化合物の2mD
MF溶液を添加して、蛍光を測定した。TPP−HF、
TPP0−HF類の最終濃度は1μMとした。測定結果
を図3,および図4に示す。励起波長、蛍光波長はそれ
ぞれ、TPP−HFl(Ex.495mm/Em.520nm)、TP
PO−HFl(Ex.495nm/Em.525nm)、TPP−HF
2(Ex.507nm/Em.527nm)、TPPO−HF2(Ex.
5O9nm/Em.533nm)で行った。
PH dependence of fluorescence of TPP-HFs and TPPO-HFs In order to use TPP-HFs under physiological conditions, it is necessary to show stable fluorescence in a neutral region.
The pH dependence of fluorescence of TPPO-HFs was examined. The measurement was performed at 20 ° C. in a 50 mM sodium phosphate solution. 50 mM Na 3 PO 4 .12H 2 O, Na 2 HPO 4
12H 2 O, NaH 2 PO 4 , 12H 2 O, H 3 PO 4 aqueous solutions were prepared and mixed at arbitrary ratios to prepare phosphoric acid solutions having various pH values. 2mD of each compound immediately before measurement
MF solution was added and fluorescence was measured. TPP-HF,
The final concentration of TPP0-HFs was 1 μM. The measurement results are shown in FIGS. 3 and 4. Excitation wavelength and fluorescence wavelength are TPP-HFl (Ex.495mm / Em.520nm) and TP, respectively.
PO-HFl (Ex.495nm / Em.525nm), TPP-HF
2 (Ex. 507 nm / Em. 527 nm), TPPO-HF2 (Ex.
5O9nm / Em. 533 nm).

【0019】Kaleida Graphで下記の計算式に一致(f
it)させて、pKa値を算出した。その結果を表1に
示す。 pKa値の算出 F=Fmax/(1+10(pKa-pH))+Fmin/(1
+10(ph-pKa)) F=蛍光強度(Fluorescence Intensity) Fmax=最大蛍光強度(Maximum Fluorescence Inten
sity) Fmin=最小蛍光強度(Minimum Fluorescence Inten
sity)
In Kaleida Graph, match the following formula (f
It) and the pKa value was calculated. The results are shown in Table 1. Calculation of pKa value F = Fmax / (1 + 10 (pKa-pH) ) + Fmin / (1
+10 (ph-pKa) ) F = Fluorescence Intensity Fmax = Maximum Fluorescence Inten
sity) Fmin = Minimum Fluorescence Inten
sity)

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】前記図3,および図4からTPP−HF類
はpH8よりも酸性領域では著しく蛍光強度が小さく、
逆にアルカリ性領域ではTPPO−HF類と同程度の蛍
光強度を有していることがわかった。前記した、pH
7.4のリン酸バッファー中で観察された蛍光強度の違
いは、TPP−HF、TPPO−HFそれぞれの化合物
のpKa値に依存した現象であり、結果としてTPPO
−HFに変化することにより中性付近で蛍光強度が増加
することが明らかになった。
From the above-mentioned FIGS. 3 and 4, TPP-HFs have remarkably small fluorescence intensity in the acidic region as compared with pH 8.
On the contrary, it was found that the alkaline region had a fluorescence intensity similar to that of TPPO-HFs. As mentioned above, pH
The difference in fluorescence intensity observed in the phosphate buffer of 7.4 is a phenomenon depending on the pKa value of each compound of TPP-HF and TPPO-HF, and as a result, TPPO
It was revealed that the fluorescence intensity increased near neutral by changing to -HF.

【0022】TPPO−HF類の蛍光の濃度依存性 定量測定の可能性 TPP−HF類が定量の目的に使用可能かどうか、TP
PO−HF類の蛍光強度の濃度依存性を調べることによ
り、検討した。pH7.4のナトリウムリン酸バッファ
ー中、TPPO−HF類の濃度を変化させて蛍光強度を
測定した。結果を図5に示す。TPPO−HF類の蛍光
はTPPO−HF類の濃度と相関しており、定量に用い
ることが可能であることが明らかになった。
Concentration dependence of fluorescence of TPPO-HFs Possibility of quantitative measurement Whether TPP-HFs can be used for the purpose of quantification, TP
It was examined by examining the concentration dependence of the fluorescence intensity of PO-HFs. The fluorescence intensity was measured by changing the concentration of TPPO-HFs in a sodium phosphate buffer of pH 7.4. Results are shown in FIG. It was revealed that the fluorescence of TPPO-HFs correlates with the concentration of TPPO-HFs and can be used for quantification.

【0023】これまでの検討の結果、励起・蛍光波長が
長波長であること、また中性付近におけるTPPO−H
F類の蛍光強度が安定していることなどからTPP−H
F1と比較してTPP−HF2の方が蛍光検出試薬とし
ては優れている。
As a result of the above studies, it has been confirmed that the excitation / fluorescence wavelengths are long and that TPPO-H in the vicinity of neutral is
Since the fluorescence intensity of Fs is stable, TPP-H
TPP-HF2 is superior to F1 as a fluorescence detection reagent.

【0024】TPP−HF1と活性酸素の反応(キサン
チン/キサンチンオキシダーゼ系)1)キサンチン/キ
サンチンオキシダーゼ(Xanthine/Xanthine Oxida
se)系について。 キサンチンオキシダーゼ(X.O.)は分子量275,00
0、2個のサブュニットからなり、1サブュニット中、1
個のMoイオン、1個のFAD、2個の非ヘム鉄−硫黄
タンパクを有する。X.O.はキサンチン(X)あるい
はヒポキサンチンを尿酸に酸化すると同時に、酸素から
スーパーオキサイド(O2 -)と過酸化水素(H22)を
生成する。下記6はその化学反応である。
Reaction of TPP-HF1 and active oxygen (xanthine / xanthine oxidase system) 1) Xanthine / xanthine oxidase (Xanthine / Xanthine Oxida)
se) system. Xanthine oxidase (XO) has a molecular weight of 275,00
Consists of 0 and 2 units, 1 in 1 unit
It has one Mo ion, one FAD, and two non-heme iron-sulfur proteins. X. O. Simultaneously oxidizes xanthine (X) or hypoxanthine to uric acid, and simultaneously produces superoxide (O 2 ) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) from oxygen. The following 6 is the chemical reaction.

【0025】[0025]

【化6】 [Chemical 6]

【0026】この系は活性酸素生成系として最もよく知
られており、活性酸素を生成する酸化酵素として代表的
なものである。しかしながら活性酸素の生成機構の詳細
は不明な点が多く、それとともに(X.O.+X)系か
ら直接H22が生成することもあまり知られていない。
一方、H22とスーパーオキサイド(O2 -)が同時に存
在すると、微量に存在する鉄イオンの触媒によってHa
ber−Weiss反応が進行し、ハイドロキシルラジ
カル(・OH)が生成するその反応は反応式Aのとおり
である。 反応式A H22+Fe2+ ―→・OH+OH−+Fe3+2 -+Fe3+――――→O2+Fe2+ すなわち、キサンチン/キサンチンオキシダーゼ系では
22とO2 -の他に、バッファーの塩に微量に含まれる
鉄イオンの触媒で・OHも生成していることになる。
This system is best known as an active oxygen producing system and is a typical oxidase producing active oxygen. However, the details of the generation mechanism of active oxygen are unclear, and it is not well known that H 2 O 2 is directly generated from the (XO + X) system.
On the other hand, when H 2 O 2 and superoxide (O 2 ) are present at the same time, a small amount of iron ion catalyst causes Ha
The Ber-Weiss reaction proceeds to generate a hydroxyl radical (.OH). The reaction is represented by reaction formula A. Scheme A H 2 O 2 + Fe 2+ - → · OH + OH- + Fe 3+ O 2+ Fe 3+ ---- → O 2 + Fe 2+ i.e., the xanthine / xanthine oxidase system H 2 O 2 and O 2 - In addition, .OH is also produced by the iron ion catalyst contained in the salt of the buffer in a trace amount.

【0027】このように、キサンチン/キサンチンオキ
シダーゼ系では生体で生成する主な活性酸素であるH2
2、O2 -、・OHが同時に存在しており、この系にT
PP−HF1を応用すれば、生理的条件下での活性酸素
との反応性を調べることができると考え、検討を行うこ
とにした。同時に、H22、O2 -のそれぞれに対する阻
害剤であるカタラーゼ、スーパーオキシドディスムター
ゼ(SOD)を添加することにより、TPO−HF1が
特定の活性酸素種に対してどのように反応するかも併せ
て検討した。カタラーゼ、SDOによってH22、O2 -
がそれぞれ阻害される機構は下記Bの反応式とおりであ
る。 X.O.から生成するO2 -とH22の比率は条件により
大きく変動する。例えば酵素濃度が上昇するにつれてO
2 -の生成比率が増しH22は減少する。基質濃度によっ
ても変わる。pHによっても影響される。ここではフリ
ドビッチ(Fridovich)らによって示された条件に従っ
て実験を行った。この条件下では、O2 -とH22が等量
(およそ1.2μM/min.)生成する。
As described above, in the xanthine / xanthine oxidase system, H 2 which is the main active oxygen produced in the living body
O 2, O 2 -, · OH is present at the same time, T in this system
By applying PP-HF1, it was possible to investigate the reactivity with active oxygen under physiological conditions, and it was decided to investigate. At the same time, by adding catalase and superoxide dismutase (SOD), which are inhibitors of H 2 O 2 and O 2 , respectively, it is also possible to determine how TPO-HF1 reacts with specific reactive oxygen species. I examined it. Catalase, H by SDO 2 O 2, O 2 -
The mechanism by which each is inhibited is as shown in the reaction formula of B below. X. O. The ratio of O 2 and H 2 O 2 produced from the above varies greatly depending on the conditions. For example, as the enzyme concentration increases, O
The production ratio of 2 increases and H 2 O 2 decreases. It also depends on the substrate concentration. It is also affected by pH. Here, the experiment was performed according to the conditions shown by Fridovich et al. Under this condition, O 2 and H 2 O 2 are produced in equal amounts (about 1.2 μM / min.).

【0028】2)TPP−HF1の反応性の検討 TPP−HF1をフリドビッチ(Fridovich)らによっ
て示された条件の下、キサンチン/キサンチンオキシダ
ーゼ系に応用し、活性酸素との反応性を検討した。キサ
ンチン50μMを含むバッファー(0.1mMEDTA
を含む50mMカリウムリン酸バッファー、pH7.
8)中にTPP−HF1が最終濃度10μMとなるよう
に溶液を調製し、X.O.を添加して反応を開始した。
酸化によって生成するTPPO−HF1の蛍光強度の時
間変化を測定した結果を図6に示す。 a)にみられるように、X.O.添加によって蛍光強度
が時間と共に増加した。 b)X.O.を添加しなかった場合(ブランク)には蛍
光強度の変化はみられなかった。また、 c)H22、O2 -の阻害剤であるカタラーゼ、 d)SODを添加すると、蛍光強度の増加が抑制され
た。対照実験として酵素を加熱して失活させたものを添
加しても、蛍光強度に影響はみられなかった。
2) Examination of reactivity of TPP-HF1 TPP-HF1 was applied to a xanthine / xanthine oxidase system under the conditions shown by Fridovich et al., And reactivity with active oxygen was examined. Buffer containing xanthine 50 μM (0.1 mM EDTA
50 mM potassium phosphate buffer, pH 7.
In 8), a solution was prepared so that the final concentration of TPP-HF1 was 10 μM. O. Was added to start the reaction.
FIG. 6 shows the result of measuring the time change of the fluorescence intensity of TPPO-HF1 produced by oxidation. As seen in a), X. O. The addition increased the fluorescence intensity over time. b) X. O. No change in fluorescence intensity was observed when no was added (blank). Further, c) H 2 0 2, O 2 - Catalase is the inhibitor, d) the addition of SOD, increase in fluorescence intensity was suppressed. As a control experiment, the addition of the enzyme deactivated by heating did not affect the fluorescence intensity.

【0029】カタラーゼによって酸化が抑制されたこと
から、反応にはH22が必要であることがわかる。一
方、SODはO2 -の不均化反応を行いH22を生成す
る。H22によって酸化が進行するのであれば、SOD
の添加によって酸化反応が促進されることが予想され
る。しかしd)の結果でSODによっても蛍光強度の増
加が抑制されたことから、酸化反応にはO2 -も必要であ
ることが示唆される。キサンチン/キサンチンオキシダ
ーゼ系では生成する活性酸素の量は先にも記したように
1分間に数μM程度と低濃度であり、このような条件下
ではTPP−HF1の酸化反応はH22やO2 -ではほと
んど進行せず、観察されたTPPO−HF1の蛍光強度
の増加は主に・OHによるものである可能性が大きい。
また、X.O.を添加してしばらくして蛍光増加が始ま
り蛍光強度の変化がS字曲線を描いていることも、2次
的に生成した・OHによる反応であることを示唆してい
る。以上のことから、TPP−HF類はH22、O2 -
・OHの3種の活性酸素の中では・OHに対して高い反
応性を有しており、・OHに対して特異性を示すことが
明らかになった。また、本系には酵素としてタンパクが
共存しているが、TPP−HFlの蛍光はタンパクの影
響を受けなかった。
Since the oxidation was suppressed by catalase, it can be seen that H 2 O 2 is necessary for the reaction. On the other hand, SOD carries out a disproportionation reaction of O 2 to produce H 2 O 2 . If H 2 O 2 causes oxidation, SOD
Is expected to accelerate the oxidation reaction. However, since the increase in fluorescence intensity was suppressed by SOD as a result of d), it is suggested that O 2 is also required for the oxidation reaction. The amount of active oxygen generated in the xanthine / xanthine oxidase system is as described above.
The concentration is as low as several μM per minute, and under such conditions, the oxidation reaction of TPP-HF1 hardly progresses with H 2 O 2 or O 2 , and the observed increase in the fluorescence intensity of TPPO-HF1. Is likely to be mainly due to OH.
In addition, X. O. The fact that the fluorescence starts to increase after a short period of time after the addition of S and the change in the fluorescence intensity draws an S-shaped curve also suggests that the reaction is due to the secondarily generated .OH. From the above, TPP-HF acids are H 2 O 2, O 2 - ,
Among the three types of active oxygen, OH, it has a high reactivity with OH, and it has been revealed that it has specificity with OH. Although a protein coexists as an enzyme in this system, the fluorescence of TPP-HF1 was not affected by the protein.

【0030】3)TPPO−HF1生成の確認 キサンチン/キサンチンオキシダーゼ系によりTPPO
−HF1が生成する過程を蛍光スペクトルの変化によっ
て追跡した。前述2)の条件と同様に、X.O.の添加
によって反応を開始した。開始後数分ごとの蛍光スペク
トルを測定した結果を図7に示す。酸化反応が進行する
につれ、蛍光強度が増加すると共に、極大蛍光波長が5
nm程度長波長側にシフトし、最終的にTPPO−HF
lのスペクトルと一致した。 この結果は前記のTPP
−HF、TPPO−HFの物理的性質と一致しており、
反応の結果TPPO−HF1が生成したことが確認され
た。
3) Confirmation of TPPO-HF1 production TPPO by xanthine / xanthine oxidase system
The process of -HF1 production was followed by changes in the fluorescence spectrum. Similar to the condition of 2) above, X. O. The reaction was started by addition of. The result of measuring the fluorescence spectrum every few minutes after the start is shown in FIG. As the oxidation reaction progresses, the fluorescence intensity increases and the maximum fluorescence wavelength becomes 5
nm shifts to longer wavelength side, and finally TPPO-HF
It was in agreement with the spectrum of l. This result is the above TPP
-In agreement with the physical properties of HF and TPPO-HF,
As a result of the reaction, it was confirmed that TPPO-HF1 was produced.

【0031】TPP−HF1と様々な活性酸素種の反応
(化学反応系) TPP−HF1と過酸化水素の反応 前記のキサンチン/キサンチンオキシダーゼ系での検討
ではTPP−HFはハイドロキシルラジカルに対し高い
反応性をみせ、過酸化水素とはほとんど反応しなかった
が、ここでは直接過酸化水素を加えてTPP−HF1と
の反応性を検討した。TPP−HF1を50mMカリウ
ムリン酸バッファー(pH7.8)に最終濃度10μMと
なるように溶かし、励起波長495nm、蛍光波長525nmでの
蛍光の経時変化を測定した。3分後、過酸化水素を添加
し反応を開始した。反応開始後の蛍光の経時変化は60
分間測定した。結果を図8に示す。結果より、TPP−
HF1は10μMの過酸化水素に対しては反応速度が非
常に遅いことがわかった。キサンチン/キサンチンオキ
シダーゼ系のように数μM程度の過酸化水素しか生成し
ない場合にはほとんど蛍光増加はみられず、生体内に適
用することを考えた場合、存在するμMオーダーの過酸
化水素とはほとんど反応しない。
Reaction of TPP-HF1 with various active oxygen species (chemical reaction system) Reaction of TPP-HF1 with hydrogen peroxide In the examination of the above-mentioned xanthine / xanthine oxidase system, TPP-HF has a high reaction with a hydroxyl radical. Although it showed good properties and hardly reacted with hydrogen peroxide, hydrogen peroxide was directly added here to examine the reactivity with TPP-HF1. TPP-HF1 was dissolved in 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.8) so that the final concentration was 10 μM, and changes with time of fluorescence at an excitation wavelength of 495 nm and a fluorescence wavelength of 525 nm were measured. After 3 minutes, hydrogen peroxide was added to start the reaction. The change in fluorescence with time after the start of the reaction is 60
Measured for minutes. The results are shown in Fig. 8. From the results, TPP-
It was found that HF1 has a very slow reaction rate with respect to 10 μM hydrogen peroxide. In the case of producing only a few μM of hydrogen peroxide like the xanthine / xanthine oxidase system, almost no increase in fluorescence is observed, and in consideration of application in vivo, what is present is μM order hydrogen peroxide. Hardly reacts.

【0032】TPP−HF1とハイドロキシルラジカル
の反応 1)Fenton反応について 化学反応系でハイドロキシルラジカルを生成する系とし
てはFenton反応 H22+Fe2+――――→・OH+OH-+Fe3+(F
enton反応) が最も有名である。Haber−Weiss反応と異なるのは、還
元剤であるスーパーオキサイドが存在しないことであ
り、2価の鉄イオン(Fe2+)が過酸化水素と反応し
て、3価の鉄イオン(Fe3+)とハイドロキシルラジカ
ルが生成する。Fe2+は純水中では比較的安定である
が、中性のリン酸バッファー中では極めて不安定で、酸
素によって30秒以内という速さで速やかに酸化されて
しまう(自動酸化)。そのため、Fe2+を自動酸化から
保護のため、キレート剤DTPA(diethylenetriamine
pentaacetate)を用いた。
Reaction of TPP-HF1 with hydroxyl radical 1) Fenton reaction As a system for producing a hydroxyl radical in a chemical reaction system, a Fenton reaction H 2 O 2 + Fe 2+ ---- → OH + OH + Fe 3+ (F
Enton reaction) is the most famous. The difference from the Haber-Weiss reaction is that the reducing agent, superoxide, does not exist, and the divalent iron ion (Fe 2+ ) reacts with hydrogen peroxide to react with the trivalent iron ion (Fe 3+ ) And a hydroxyl radical are generated. Although Fe 2+ is relatively stable in pure water, it is extremely unstable in a neutral phosphate buffer, and is rapidly oxidized by oxygen within 30 seconds (autooxidation). Therefore, the chelating agent DTPA (diethylenetriamine) is used to protect Fe 2+ from autoxidation.
pentaacetate) was used.

【0033】2)TPP−HFの反応性の検討 測定は、0.1mMを含む50mMカリウムリン酸バッフ
ァー中にTPP−HF1を最終濃度10μMとなるよう
に溶液を調製し、Fe2+と過酸化水素を同時に添加して
反応を開始した。Fe2+は50μMとし、過酸化水素濃
度は10μMとした。Fe2+は純度の高いFe(N
42(SO42を用いた。ブランクとして、Fe2+
け、あるいは過酸化水素だけを添加したものも測定し
た。結果を図9に示す。(図中a)は、Fe2+と過酸化
水素の同時添加の場合、b)は過酸化水素のみの場合、
c)はFe2+だけの場合、そしてd)はブランクであ
る。) a)の系では、Fe2+と過酸化水素添加により急激に蛍
光強度が増加し、最大値に達した。b)の過酸化水素の
みのときおよびc)のFe2+のみを加えた場合と比較し
てもその差は明らかである。
2) TPP-HF reactivity was measured by preparing a solution of TPP-HF1 in 50 mM potassium phosphate buffer containing 0.1 mM to a final concentration of 10 μM, and Fe 2+ and peroxidation. Hydrogen was added simultaneously to start the reaction. Fe 2+ was 50 μM and the hydrogen peroxide concentration was 10 μM. Fe 2+ is highly pure Fe (N
H 4 ) 2 (SO 4 ) 2 was used. A blank to which only Fe 2+ or hydrogen peroxide was added was also measured. The results are shown in Fig. 9. (A in the figure) shows the case of simultaneous addition of Fe 2+ and hydrogen peroxide, b) shows the case of only hydrogen peroxide,
c) is Fe 2+ only and d) is blank. ) In the system a), the fluorescence intensity rapidly increased by adding Fe 2+ and hydrogen peroxide and reached the maximum value. The difference is clear when compared to the case of b) with hydrogen peroxide alone and the case of c) with only Fe 2+ added.

【0034】Fenton反応の結果より、TPP−H
F1はハイドロキシルラジカルに対して高い反応性を有
し、生体で生成する微量な活性酸素(H22、O2 -、・
OH)に関してはハイドロキシルラジカルに対し、特異
的に反応することが示された。
From the results of the Fenton reaction, TPP-H
F1 has a high reactivity to hydroxyls radicals, very small amount of active oxygen generated in vivo (H 2 O 2, O 2 -, ·
It was shown that OH) specifically reacts with a hydroxyl radical.

【0035】各活性酸素種に対するTPP−HF1の反
応性の評価 前記各活性酸素種に対するTPP−HF1の反応性を検
討したように、TPP−HF1は・OHに対して高い反
応性を有していることが定性的に確認された。活性酸素
種に対する選択性を定量的に評価する為、活性酸素10
μMあたりのTPP−HF1の蛍光強度の増加量を比較
した。Fenton反応で、過酸化水素10μMから生
成する・OHによる反応が完了した段階での蛍光強度変
化を1として、それぞれの活性酸素種10μMあたりの
蛍光強度変化を表した。O2 -は、寿命が5秒程度なの
で、添加直後の蛍光強度の増加量から求めた。一重項酸
素(12)とNOは、それぞれエンドパーオキサイドE
P−1(endoperoxide)とNO 発生剤であるNOC13
((Hrabie, J.A., J.Org. Chem., 58, pp.1472-1476, 1
993参照)を用いた。それぞれの半減期(25分および
13.7分)から、10μM活性酸素を見積もり、TP
P−HF1に対する反応性の相対比、すなわち、・OH
によるTPP−HF1の蛍光強度増加を1とし、他の活
性酸素による蛍光強度増加を相対比Rとして求めた。そ
の値を下記の表2に示す。
Evaluation of Reactivity of TPP-HF1 with Reactive Oxygen Species As described above with respect to the reactivity of TPP-HF1 with respect to each active oxygen species, TPP-HF1 has a high reactivity with .OH. It was confirmed qualitatively. In order to quantitatively evaluate the selectivity for reactive oxygen species, active oxygen 10
The amount of increase in the fluorescence intensity of TPP-HF1 per μM was compared. In the Fenton reaction, the change in fluorescence intensity at the stage when the reaction with .OH generated from 10 μM hydrogen peroxide was completed was defined as 1, and the change in fluorescence intensity per 10 μM of each reactive oxygen species was shown. Since O 2 has a life of about 5 seconds, it was determined from the amount of increase in fluorescence intensity immediately after addition. Singlet oxygen ( 1 O 2 ) and NO are endoperoxide E, respectively.
P-1 (endoperoxide) as NO generator NOC1 3
((Hrabie, JA, J.Org. Chem., 58, pp.1472-1476, 1
993) was used. From each half-life (25 minutes and 13.7 minutes), estimate 10 μM active oxygen and calculate TP
Relative ratio of reactivity to P-HF1, ie, · OH
The increase in the fluorescence intensity of TPP-HF1 was determined as 1, and the increase in the fluorescence intensity due to other active oxygen was determined as a relative ratio R. The values are shown in Table 2 below.

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように、TPP−HF類はハ
イドロキシルラジカルと非常に鋭敏に反応することが確
かめられたことから、特定の活性酸素種に特異的な蛍光
酸化プローブが設計できることが理解され、反応部と蛍
光部の構造の組み合わせ(置換基の選択も含めて)を設
計することにより、特定の発生部位における、特定の活
性酸素種の検出に適用できる蛍光酸化プローブが設計で
きることに道を開いたという点で、有用である。
Industrial Applicability As described above, it was confirmed that TPP-HFs react very sensitively with a hydroxyl radical, and thus a fluorescent oxidation probe specific to a specific reactive oxygen species can be designed. It is understood that by designing the combination of the structure of the reaction part and the fluorescent part (including selection of substituents), it is possible to design a fluorescent oxidation probe applicable to detection of a specific reactive oxygen species at a specific generation site. It is useful in that it has paved the way.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(I)はTPP−HF1の3次元蛍光スペクト
ル、(II)はTPPO−HF1の3次元蛍光スペクト
FIG. 1 (I) is a three-dimensional fluorescence spectrum of TPP-HF1, and (II) is a three-dimensional fluorescence spectrum of TPPO-HF1.

【図2】(I)はTPP−HF2の3次元蛍光スペクト
ル、(II)はTPPO−HF2の3次元蛍光スペクト
FIG. 2 (I) is a three-dimensional fluorescence spectrum of TPP-HF2, and (II) is a three-dimensional fluorescence spectrum of TPPO-HF2.

【図3】TPP−HF1およびTPPO−HF1の蛍光
のpH依存性
FIG. 3: pH dependence of fluorescence of TPP-HF1 and TPPO-HF1

【図4】TPP−HF2およびTPPO−HF2の蛍光
のpH依存性
FIG. 4 pH dependence of fluorescence of TPP-HF2 and TPPO-HF2

【図5】TPPO−HF類の蛍光強度の濃度依存性FIG. 5: Concentration dependence of fluorescence intensity of TPPO-HFs

【図6】X.O.を添加後TPPO−HF1生成による
蛍光強度の時間変化
FIG. O. Change in fluorescence intensity due to TPPO-HF1 formation after addition of

【図7】X.O.の添加による反応の開始後の数分ごと
の蛍光スペクトル
FIG. 7: X. O. Fluorescence spectrum every few minutes after the start of the reaction by addition of

【図8】過酸化水素の添加による反応の開始後の蛍光の
経時変化
FIG. 8: Time-dependent change in fluorescence after initiation of reaction by addition of hydrogen peroxide

【図9】ハイドロキシルラジカルとTPP−HF1の反
応性
FIG. 9: Reactivity of hydroxyl radical with TPP-HF1

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 トリフェニルホスフィンの1つのフェニ
ル基を可視光で励起され、かつ水中で発光するフルオレ
セイン類似化合物残基に変えた化合物からなる活性酸素
検出用蛍光プローブ。
1. One phenyl of triphenylphosphine.
The fluorescein group is excited by visible light and emits light in water.
Active oxygen composed of compounds converted into sane analogs
Fluorescent probe for detection.
【請求項2】フルオレセイン類似化合物が未置換のヒド
ロキシフェニルフルオロンであることを特徴とする請求
項1に記載の活性酸素検出用蛍光プローブ。
2. A claims fluorescein analogs is characterized in that it is a hydroxyphenyl phenylfluorone unsubstituted
Item 2. A fluorescent probe for detecting active oxygen according to item 1 .
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